Материал: Телекоммуникационные системы и сети - КНИГА

Выбор длины ячейки определялся исходя из допуска на задержку распространения через сеть речевых сигналов. Ячейки большой дли-ны лучше используют полосу пропускания канала связи, так как при этом в сеть передается меньше заголовков ячеек. Однако длинные пакеты дольше копятся на входе в сеть. С учетом возможной мигра-ции пакетов между сетями ATM и с учетом рекомендаций расчетный размер содержательной части ячейки оказался в диапазоне от 32 до 64 байт. Представители США в МСЭ-Т отстаивали длину 64 байта, а представители Европы - 32 байта.

Рис. 13.13. Сопоставление архитектуры протоколов ATM с моделью ISO

Сошлись на «золотой середине» - 48 байт. С учетом пяти байт заголовка полная длина ячейки соста-вила 53 байта.

Архитектура протоколов в ATM-сетях. Модель ATM имеет че-тырехуровневую структуру. Обычно различают следующие уровни: пользовательский (User Layer) - включает уровни начиная с сетевого и выше (IPX/SPX или TCP/IP), адаптации (ATM Adaptation Layer -AAL), ATM (ATM Layer) и физический (Physical Layer) (см. рис. 13.13).

Пользовательский уровень обеспечивает создание сообщения, ко-торое должно быть передано в сеть ATM и соответствующим образом преобразовано.

Уровень адаптации (AAL) обеспечивает доступ пользовательских приложений к коммутирующим устройствам ATM, так как многие при-ложения не имеют прямого доступа к сервису ATM. Данный уровень формирует стандартные ATM-ячейки и передает их на уровень ATM для последующей обработки. Уровень адаптации в свою очередь со-стоит из двух подуровней: преобразования, обеспечивающего син-хронизацию для различных классов обслуживания и подготовку паке-тов для сегментации, и разборки-сборки пакетов большой длины, где происходит разбиение больших пакетов на стандартные 48-байтные ячейки ATM (без учета пяти байт заголовка). Последний подуровень гарантирует, что ни один пакет нестандартной длины не будет от-правлен на уровень ATM.

Уровень ATM занимается обменом с физическим уровнем и отве-чает за создание ячеек ATM. Он принимает 48-байтные пакеты, сформированные на уровне адаптации, добавляет к ним пятибайтный заголовок и передает их в сеть. На этом уровне устанавливаются со-единения, и происходит мультиплексирование ячеек от разных поль зовательских приложений в один выходной порт, а также их демуль-типлексирование из входного порта в различные приложения или дру-гие порты.

Физический уровень обеспечивает передачу ячеек через разнооб-разные коммуникационные среды. Данный уровень состоит из двух подуровней - подуровня преобразования передачи, реализующего различные протоколы передачи по физическим линиям, и подуровня адаптации к среде передачи [29].

На рис. 13.13 приведена схема прохождения информации с выс-ших уровней через ATM-модель в сопоставлении моделью ISO (пока-зано предварительно установленное соединение):

1) пользовательские данные - это блок размером 1024 байта;

2) к пользовательским данным прибавляются TCP/IP-заголовки, что увеличивает размер пакета до 1072 байт;

3) затем IP-пакет переходит на уровень адаптации ATM (AAL). Под-уровень преобразования готовит IP-пакет к сегментации, добавляя контрольную информацию как в заголовок, так и в конец пакета;

4) затем подуровень сборки-разборки пакетов сегментирует пакет на блоки данных (ячейки) по 48 байт;

5) уровень ATM добавляет заголовок для создания 53-байтной ячейки;

6) после уровня ATM ячейка переходит на физический уровень, со-стоящий из подуровня преобразования и подуровня адаптации к среде передачи.

Многими комитетами по стандартизации в качестве физического уровня модели ATM рассматривается спецификация SONET (Synchronous Optical Network) - международный стандарт на высокоскоро-стную передачу данных. Европейское сообщество называет всю ие-рархию скоростей, известную как SONET, синхронной цифровой ие-рархией (SDH - Synchronous Digital Hierarchy).

ATM-устройства. Оконечные устройства ATM-сети подключаются к коммутаторам через интерфейс, называемый UNI (User to Network Interface), - интерфейс пользователя с сетью. UNI может быть интер-фейсом между рабочей станцией, ПК, АТС, маршрутизатором или каким угодно «черным ящиком» и ATM-коммутатором. К примеру, ра-бочая станция, подключенная прямо к сети ATM, - это место, где оканчивается и начинается ATM-сеть. Другими словами, станция имеет сетевой ATM-адаптер, подключенный к коммутатору. Эта рабочая станция является конечной точкой и включает в себя уровни AAL, ATM и физический.

Рис. 13.14. Сетевые интерфейсы ATM

Каждая ATM-сеть может иметь больше одного коммутатора. Коммутаторы соединяются между собой, образуя тем самым сколь угодно разнообразную конфигурацию. Интерфейс между ATM-коммутаторами называется NNI (Network to Network Interface) -интерфейс между сетями (рис. 13.14) [30].

Принцип виртуальных соединений. Технология ATM - это транс-портный механизм, ориентированный на установление соединений для передачи разнообразной информации. Одно из основных отличий ATM от традиционных ЛВС-технологий состоит в том, что в ATM раз-работана концепция виртуальных соединений (virtual connection) вме-сто выделенных физических связей между конечными точками сети. Виртуальное соединение - это сконфигурированная определенным образом среда между двумя или более конечными устройствами для передачи информации.

ATM использует принцип виртуальных соединений между конеч-ными точками сети. Различают два вида соединений: PVC (Permanent Virtual Circuit) - постоянный виртуальный канал и SVC (Switched Vir-tual Circuit) - коммутируемый виртуальный канал. PVC представляет собой соединение между конечными точками, которое существует постоянно и может устанавливаться или разрываться оператором се-ти вручную. SVC - это тоже соединение между конечными точками, но устанавливаемое или закрываемое динамически специальными процедурами в ATM-устройствах, участвующих в соединении. Комму-тируемые виртуальные соединения динамически устанавливаются и разрываются по требованию программного обеспечения, ATM-устройств или по другим причинам без вмешательства оператора ATM-сети. Концепции ATM одинаково применимы как к SVC, так и к PVC. Процессы формирования ячеек ATM и их передачи не различа-ются для обоих видов соединений. Единственное их отличие состоит в способах установления соединения. ATM использует принципы вир-туальных путей (Virtual Path - VP) и виртуальных каналов (Virtual Channel - VC) между конечными точками сети. Они необходимы для одновременной связи одного ATM-устройства с несколькими другими устройствами. Виртуальные пути (ВП) и каналы (ВК) используются для идентификации отдельных виртуальных соединений в ATM-сети. Виртуальные пути нужны для объединения нескольких виртуальных каналов по определенному признаку.

Естественно, виртуальные пути и каналы не существуют парал-лельно. Все ячейки информации передаются последовательно, а ин-формация об их принадлежности к тому или иному пути и каналу на-ходится в заголовке ячейки.

Каждое соединение в физическом канале имеет уникальные иден-тификаторы виртуального пути (VPI) и виртуального канала (VCI). Комбинация VPI/VCI нужна для идентификации различных соедине-ний внутри ATM-сети.

Один виртуальный путь может содержать до 65536 виртуальных каналов, любое оконечное ATM-устройство - до 256 виртуальных путей. Таким образом, оконечное ATM-устройство способно поддер-живать одновременно до 16 777 216 соединений через один UNI-интерфейс.

ATM работает примерно по тому же принципу, что и обычная те-лефонная сеть или сеть с коммутацией пакетов при установлении виртуальных соединений. В ATM перед передачей каких-либо сооб-щений передающий узел проверяет доступность узла назначения, и лишь при получении подтверждения доступности между ними ус-танавливается соединение. После установления соединения конеч-ные ATM-устройства могут передавать друг другу любую информа-цию, будь то цифровые данные, речь или видео.

В ATM-сетях каждое оконечное устройство перед началом сеанса связи должно пройти регистрацию в сети для получения адреса и со-общения, что оно включилось в сеть. После этого сеть будет «знать» местоположение этого устройства и путь, по которому следует пере-давать сообщение.

В отличие от ATM обычные технологии локальных вычислитель-ных сетей не проверяют доступность устройства назначения и не ус-танавливают предварительного соединения между конечными узлами сети. Если принцип работы ATM аналогичен принципу действия те-лефонной сети, то функционирование локальной сети можно уподо-бить работе почтового отделения. «Пакет» с сообщением отправля-ется по указанному на нем адресу, однако, поскольку предваритель-ной связи между отправителем и адресатом установлено не было, существует значительная вероятность того, что адресат сообщение не получит. В конце концов, адресат вообще может отсутствовать по указанному адресу.

ATM застрахована от подобного риска. Установление предвари-тельного соединения между узлами сети гарантирует не только пере-дачу, но и прием сообщения адресатом. Без установления соедине-ния сообщение просто не будет отправлено.

13.6. Глобальные компьютерные сети

Первоначально глобальные сети решали задачу доступа удален-ных ЭВМ и терминалов к мощным ЭВМ, которые назывались HOST-компьютер (часто используют термин сервер). Такие подключения осуществлялись через коммутируемые или некоммутируемые каналы телефонных сетей или через специальные выделенные сети переда-чи данных, например, работающие по протоколу Х.25.

Для подключения к таким сетям передачи данных использовались модемы, работающие под управлением специальных телекоммуника-ционных программ, таких как BITCOM, COMIT, PROCOM, MTEZ и т.д. Эти программы, работая под операционной системой MS-DOS, обес-печивали установление соединения с удаленным компьютером и об-мен с ним информацией.

С закатом эры MS-DOS их место занимает встроенное в операци-онные системы коммуникационное программное обеспечение. При-мером могут служить средства Windows 95 или удаленный доступ (RAS) в Windows NT.

В настоящее время все реже используются подключенные к глобальным сетям одиночные компьютеры. Это в основном до-машние ПК. В основной массе абонентами компьютерных сетей являются компьютеры, включенные в локальные вычислительные сети (ЛВС), и поэтому часто решается задача организации взаимо-действия нескольких удаленных локальных вычислительных сетей. При этом требуется обеспечить удаленному компьютеру связь с любым компьютером удаленной локальной сети и, наоборот, лю-бому компьютеру ЛВС с удаленным компьютером. Последнее ста-новится весьма актуальным при расширении парка домашних и переносных компьютеров.

Каким же образом и с использованием какого оборудования реша-ются эти задачи? В настоящее время существует великое множество организаций, предоставляющих такие услуги как за рубежом, так и в России [32]. В России крупнейшими глобальными компьютерными се тями считаются «Спринт-Сеть» - современное название Global One, сеть Инфотел, сети Роснет и Роспак, работающие по протоколу Х.25, а также сети RELCOM и Internet, работающие по протоколу TCP/IP, и многие другие.

Рис. 13.15. Принципы объединения компьютеров в глобальных сетях

В качестве сетевого оборудования используются центры коммута-ции, которые для сетей Х.25 часто исполняются как специализиро-ванные устройства фирм-производителей Siemens, Telnet, Alcatel, Ericsson и др., а для сетей с TCP/IP используются маршрутизаторы фирм Cisco и Decnis. Структуры сетей показаны на рис. 13.15.